DE102007003102A1 - Production of a spring chuck of a machine tool spindle comprises using a material powder as the starting produced for the clamping segments - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Spannzangen-Herstellungsverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a collet manufacturing method according to Preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Bei Werkzeugmaschinen gibt es unterschiedliche auswechselbare Vorrichtungen bzw. Werkzeuge, die über normierte Standard-Schnittstellen mit der Werkzeugmaschine verbunden sind. Insbesondere handelt es sich hier um Werkzeuge, die über eine lösbare Kegelverbindung mit der Werkzeugmaschinenspindel verbunden werden und bei denen sogenannte Spannzangen durch eine axiale Bewegung geöffnet bzw. geschlossen werden, so dass die zur sicheren Befestigung des Werkzeugs notwendige Axialkraft auf das Werkzeug übertragen werden kann bzw. später auch wieder gelöst werden kann.at Machine tools there are different interchangeable devices or tools that over standardized standard interfaces connected to the machine tool. In particular, it is This is about tools that are over a detachable one Tapered connection can be connected to the machine tool spindle and in which so-called collets by an axial movement open or be closed, so that the secure attachment of the Tool necessary axial force are transmitted to the tool can or later also solved again can be.
Da diese Spannzangen eine axiale Bewegung unter Krafteinfluss durchführen, kommt es im Rahmen der Bewegung zu punktueller Reibung und damit zu einer erheblichen punktuellen Materialbelastung.There These collets perform an axial movement under the influence of force comes in the context of the movement to selective friction and thus to a considerable punctual material load.
Darüber hinaus erfordert die Funktion der Spannzange eine größtmögliche Genauigkeit, d. h. die einzelnen Spannsegmente müssen sehr genau gefertigt bzw. ggf. auch veredelt werden. D. h. es muss eine gezielte Wärme- und/oder Oberflächenbehandlung durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die punktuelle Flächenbelastung nicht zu einem Verschleiß und somit zu einem Versagen der Spannzange führt. Eine Spannzange weist gewöhnlicherweise sechs Spannsegmente auf.Furthermore the function of the collet requires the greatest possible accuracy, ie. H. the individual clamping segments must manufactured very precisely or possibly also be finished. Ie. it must a targeted heat and / or surface treatment carried out be to ensure that the punctual surface load not to a wear and tear thus leads to a failure of the collet. A collet points usually six clamping segments on.
Bislang werden solche Spannzangen im Regelfall aus einem runden Grundkörper durch Drehen, Fräsen und Schleifen erzeugt. Die einzelnen Segmente werden erst am Ende des Herstellungsprozesses voneinander getrennt, d. h. die einzelnen Spannsegmente werden aus einem Monolithen erzeugt und erst zum spätmöglichsten Zeitpunkt wird dieser Monolith in Einzelteile zerlegt.So far As a rule, such collets are made from a round base body Turning, milling and loops generated. The individual segments are only at the end the manufacturing process separated d. H. the single ones Clamping segments are produced from a monolith and only at the latest possible At the moment, this monolith will be disassembled into parts.
Dieses Fertigungsverfahren ist verhältnismäßig aufwendig und mit dem Nachteil behaftet, dass auch in der späteren Handhabung immer darauf geachtet werden muss, dass die einzelnen Segmente nicht gegeneinander vertauscht werden, d. h. ein komplette Spannzange besteht aus den Spannsegmenten, die aus einem Monolithen gefertigt worden sind. Es ist normalerweise nicht möglich, ein funktionierendes Spannsegmentenensemble aus Spannsegmenten unterschiedlicher Monolithen zu fertigen. Häufig ist es sogar so, dass die einzelnen Spannsegmente exakt in der Reihenfolge und Winkellage verwendet werden müssen, wie sie auch ursprünglich innerhalb des Monolithen angeordnet waren.This Manufacturing process is relatively expensive and suffers from the disadvantage that even in later handling always make sure that the individual segments are not be interchanged, d. H. a complete collet consists of the clamping segments, which are made of a monolith have been. It is not usually possible to have a working one Clamping segment ensemble of clamping segments of different monoliths to manufacture. Often It is even the case that the individual clamping segments are exactly in the order and angular position must be used, as they are originally inside of the monolith were arranged.
Aufgabe und Vorteile der ErfindungPurpose and advantages of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es ein Spannzangen-Herstellungsverfahren vorzuschlagen, das weniger aufwendig ist und/oder wobei eine flexible Handhabung einzelner Spannsegmente möglich ist.task the invention is to propose a collet manufacturing process, which is less expensive and / or being flexible in handling individual clamping segments possible is.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Spannzangen-Herstellungsverfahren der einleitend genannten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.These Task is, starting from a collet manufacturing method of the aforementioned Art, solved by the characterizing features of claim 1. By in the subclaims mentioned measures are advantageous embodiments and further developments of the invention possible.
Dementsprechend zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren dadurch aus, dass als Ausgangsprodukt der Spannsegmente ein Materialpulver verwendet wird.Accordingly a production process according to the invention is characterized characterized in that as starting material of the clamping segments a material powder is used.
Der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens in Bezug auf die Herstellung von einzelnen Spannsegmenten ermöglicht es, Spannsegmente in gleichbleibend hoher Qualität und in ausreichender Stückzahl kostengünstig herzustellen und in beliebiger Zusammenstellung bzw. Reihenfolge für eine Spannzange zu verwenden. Aufgrund der Standardisierung von Schnittstellen kann gemäß der Erfindung eine für die wirtschaftliche Herstellung einer vorteilhaften Spritgussform notwendige große Stückzahl erreicht werden.Of the Use of the method according to the invention in terms of making individual clamping segments allows Manufacture clamping segments in consistently high quality and in sufficient quantities at low cost and in any combination or sequence for a collet to use. Due to the standardization of interfaces can according to the invention a for the economical production of an advantageous form of fuel necessary size Quantity reached become.
Vorzugsweise handelt es sich beim Materialpulver um ein Metallpulver bzw. Metallpuder mit vergleichsweise geringer Korngröße, das in vorteilhafter Weise als plastilierende Masse ausgebildet ist und insbesondere spritzgegossen werden kann. Hierfür können Spritzgussformen in vorteilhafter Weise verwendet werden. Die Verwendung einer Spritzgusstechnik beim Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung gewährleistet einen besonders geringen Aufwand zur Herstellung der Spannsegmente.Preferably the material powder is a metal powder or metal powder with comparatively small grain size, advantageously is formed as a plasticizing mass and injection-molded in particular can be. For this purpose, injection molds be used in an advantageous manner. The use of an injection molding technique in the production process according to the invention guaranteed a particularly low cost for the production of the clamping segments.
Darüber hinaus können nach dem Ausformen der Spannsegmentrohlinge bzw. der Spannsegmente die Spritzgussformen wiederverwendet werden, was die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter verbessert.Furthermore can after forming the clamping segment blanks or the clamping segments the injection molds are reused, resulting in cost effectiveness the method according to the invention further improved.
Vorteilhafterweise wird ein Pulverspritzgieß-Verfahren als Formgebungsprozess verwendet. Eine besondere Ausführungsform des Pulverspritzgießens ist ein Metallpulverspritzgießen (MIM: Metal Injection Molding). Hierdurch ist es möglich, vor allem für größere Stückzahlen und/oder technisch anspruchsvolle und komplexe Spannzangensegmente, ein effizientes Fertigungsverfahren mit ausgezeichneten Toleranzeinhaltungen zu verwirklichen, obwohl die Schwindung beim Pulverspritzgießen bei einer Größenordnung von etwa 20% liegen kann, dies ist insbesondere vom Anteil eines Binders und/oder von der Korngrößen-Verteilung des Pulvers abhängig, sind durch den gut reproduzierbaren Prozess sehr genaue und gegebenenfalls filigrane Spannzangensegmente in vorteilhafter Weise herstellbar.Advantageously, a powder injection molding process is used as the molding process. A particular embodiment of the powder injection molding is a metal injection molding (MIM: Metal Injection Molding). This makes it possible, especially for larger quantities and / or technically demanding and complex collet segments, an efficient manufacturing process with excellent Neten Toleranceinhaltungen to realize, although the shrinkage in the powder injection molding may be on the order of about 20%, this is particularly dependent on the proportion of a binder and / or the particle size distribution of the powder are very accurate and possibly filigree by the well reproducible process Collet segments produced in an advantageous manner.
Gemäß der Erfindung kann bei der Herstellung der Pulverspritzgießmasse mit verschiedenen Rindersystemen gearbeitet werden. Vorzugsweise wird das Material bzw. Metallpulver bzw. -puder für die Spritzgießmaschinen homogenisiert. Ziel der Aufbereitung ist die Ummantelung bzw. Agglomeration möglichst aller Puder- bzw. Pulverpartikel mit dem Bindersystem. Beispielsweise können als Materialpulver Metalle oder Metalllegierungen eingesetzt werden.According to the invention can be used in the production of powder injection molding compound with different bovine systems to be worked. Preferably, the material or metal powder or powder for the injection molding machines homogenized. The aim of the treatment is the sheathing or agglomeration as far as possible all powder or powder particles with the binder system. For example can be used as a material powder metals or metal alloys.
Als Binder können beispielsweise Polyolefin-Wachsmischungen verwendet werden, die durch langsames Erwärmen vom Materialpulver später wieder getrennt werden können. Hierbei ist insbesondere darauf zu achten, dass im Schmelzbereich der Wachse vergleichsweise langsam aufgeheizt wird, um das Bauteil bei der Verflüssigung durch die Volumenzunahme nicht zu zerstören. In Abhängigkeit von der vorgesehenen Wandstärke kann dies z. T. sehr lange dauern.When Binder can For example, polyolefin wax mixtures are used, the by slow heating from the material powder later can be separated again. In this case, particular care must be taken to ensure that in the melting range The wax is heated comparatively slowly to the component in the liquefaction not to destroy by the volume increase. Depending on the intended Wall thickness can this z. T. take a long time.
Darüber hinaus können auch teillösliche Bindersysteme verwendet werden. Hierbei kann ein Teil des Binders z. B. in organischen Lösungsmitteln oder dergleichen herausgelöst werden. Aufgrund der Umweltrelevanz derartiger Bindersysteme ist es von Vorteil, die Lösungsmittel im Kreislauf zu führen.Furthermore can also partially soluble Binder systems are used. This can be a part of the binder z. B. in organic solvents or the like dissolved out become. Due to the environmental relevance of such binder systems it is beneficial to the solvents to lead in the cycle.
Weiterhin können Polyalkoholen oder Polyvinylalkoholen verwendet werden, die wasserlöslich und biologisch abbaubar sind. Vor allem bei der Verwendung derartiger Bindersysteme ist in vorteilhafter Weise eine Trocknung der Rohlinge von Vorteil.Farther can Polyalcohols or polyvinyl alcohols are used, the water-soluble and are biodegradable. Especially when using such Binder systems is advantageously a drying of the blanks advantageous.
Darüber hinaus können Bindersysteme vorgesehen werden, die auf einem katalytischen Abbau von Polyoxymethylen (POM) oder dergleichen durch starke Säuren etc. beruhen. Die Polymerketten werden von den Enden her depolymerisiert und insbesondere zu Formaldehyd abgebaut. Es handelt sich um einen fest-gasförmigen Phasenübergang. Der Vorgang erfolgt strikt von außen nach innen, das gewährleistet eine beschädigungsfreie Entbinderung. Hierbei ist die Entbinderungsphase vergleichsweise kurz und hängt vor allem von der Porengröße bzw. der Pulverpartikelgrößenverteilung oder Korngröße und der Wanddicke ab.Furthermore can Binder systems are provided which are based on a catalytic degradation of Polyoxymethylene (POM) or the like by strong acids, etc. based. The polymer chains are depolymerized from the ends and in particular degraded to formaldehyde. It is a solid-gaseous Phase transition. The process is strictly from the outside in, which ensures a damage-free Binder removal. The debinding phase is comparatively short and hang especially of the pore size or the Powder particle size distribution or grain size and the Wall thickness from.
Derart aufbereitete Material- bzw. Metallpulver werden danach vorzugsweise spritzgegossen. Vorzugsweise werden vor allem temperierte bzw. flüssigkeitstemperierte Werkzeuge verwendet. Hierbei kann vor allem Wasser oder Öl als Wärmemedium verwendet werden. Nach dem Spritzgussprozess werden die Bauteile im Allgemeinen aus dem Werkzeug entfernt.so prepared material or metal powder are preferred thereafter injection molded. Preferably, especially tempered or liquid-tempered Tools used. This can be especially water or oil as a heat medium be used. After the injection molding process, the components become generally removed from the tool.
Generell ist von Vorteil, aufgrund des abrassiven Verhaltens der verwendeten Massen die entsprechenden Werkzeuge hochverschleißfest, z. B. aus Hartmetall oder dergleichen, herzustellen.As a general rule is beneficial because of the abrassive behavior of the used Mass the corresponding tools highly wear-resistant, z. B. carbide or the like.
Wie bereits oben dargelegt, hängt die Entbinderung vom verwendeten Bindersystem ab. Dementsprechend ist eine thermische und/oder katalytische und/oder Lösungsmittel-Entbinderung vorzusehen. Nach der Entbinderung erhält man gemäß der Erfindung bei den metallischen Spannzangensegmenten einen Rohling, der vergleichsweise porös ist und lediglich eine geringe Festigkeit aufweist. Dementsprechend schonend sind derartige Rohlinge handzuhaben.As already stated above depends the debindering of the binder system used. Accordingly is a thermal and / or catalytic and / or solvent debinding provided. To of the debinder one according to the invention in the metallic collet segments a blank, the comparatively is porous and only has a low strength. Accordingly Gentle such blanks are handled.
Anschließend, d. h. nach der Entbinderung, werden die Rohlinge durch einen vorteilhaften thermischen Prozess, insbesondere durch einen Sinterprozess, verdichtet. Hiermit werden im Allgemeinen die Materialendeigenschaften erreicht.Subsequently, d. H. After debindering, the blanks are replaced by a beneficial one thermal process, in particular by a sintering process, compacted. This generally achieves material end properties.
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind, dass Segmente realisierbar sind, die eine isotrope Gefügestruktur aufweisen, dass keine Notwendigkeit einer späteren Nachbearbeitung besteht, sehr enge Toleranzen von etwa ±0,3% bis ±0,5% mm vom Nennmaß erreichbar sind, eine sehr hohe Gefügedichte von etwa über 98% erreicht werden kann, sehr gute Oberflächenqualitäten realisierbar sind, dass galvanische Veredelungen durch Vernickeln, Verchromen, Verzinken etc. wie alle bekannten Wärmebehandlungsverfahren möglich sind und dass die einzelnen Segmente beliebig für bzw. innerhalb eines Spannzangenverbands einsetzbar oder austauschbar sind.advantages of the method according to the invention, that segments can be realized that have an isotropic microstructure have no need for subsequent post-processing, very tight tolerances of about ± 0.3% up to ± 0.5% mm from the nominal size are, a very high structure density from about to 98% can be achieved, very good surface qualities are feasible, that galvanic Finishing by nickel plating, chrome plating, galvanizing etc. like all known heat treatment process possible are and that the individual segments arbitrarily for or within a collet dressing can be used or exchanged.
Ausführungsbeispielembodiment
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der einzigen Figur nachfolgend näher erläutert.One embodiment The invention is illustrated in the drawing and is based on the single figure below closer explained.
In
Claims (12)
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2007
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